再生混凝土自保温空心砌块热工性能研究.pdf
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1、2 0 1 5 年 第 3 期 (总 第 3 0 5 期) Nu mb e r 3 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 0 5) 混 凝 土 Co n c r e t e 混凝土制品 CONCRET E P RODUCTS d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 3 0 3 6 再 生混凝 土 自保 温 空心砌 块热工性 能研 究 陈春红,朱平华。 谢静静 ( 常州大学 土木工程系 , 江苏 常州 2 1 3 1 6 4 ) 摘要 : 为了达到建筑节能标准 6 5 , 基于国家标准 G B T 1 5 2
2、 2 9 -2 0 1 1 轻集料混凝土小型空心砌块 、 J G J T 1 4 2 O 1 1 混凝土 小型空心砌块建筑技术规程 对砌块几何尺寸的要求和 J G J 0 0 1 3 4 -2 0 1 0 ( 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 对夏热冬冷地 区墙体传热阻的要求 , 对再生混凝土 自保温砌块进行块型设计 , 优选两种块型的砌块进行热工性能理论分析。 设计正交试验, 掺 加玻化微珠提高混凝土的导热性能 , 试验得到适用于夏热冬冷地区多层居住建筑外墙的再生混凝土 自保温混凝土砌块配合 比。 试验证明制备生产满足建筑节能 6 5 的 自保温再生混凝土砌块在理论和试验上都是可行的。 关键
3、词 : 建筑节能 6 5 ;自保温空心砌块 ; 玻化微珠 ; 再生骨料 ; 导热系数 中图分类号 : T U 5 2 8 7 文献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 3 0 1 3 3 0 4 R e s e a r c h o n t h e r ma l p e r f or ma n c e o f s e l f i n s u l a t i o n c o n c r e t e h ol l o w b l o c k s wi t h r e c y c l e d a g g r e ga t e s C HE N C h
4、u n h o n g, Z HUP i n g h u a, XI E i n g j i n g ( De p a r t me n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g, C h a n g z h o u Un i v e r s i t y, C h a n g z h o u 2 1 3 1 6 4, C h i n a ) Abst r a ct : I n o r d e r t o r e a c h e n e r g y s a v i n g d e s i g n 6 5 s t a n d a r d, GB T 1 5 2 2
5、 9 - 2 01 1 b l o c k t y p e d e s i g n wa s ma d e a c c o r d i n g t o t h e r e g u l a t i o n s o f l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e s ma l l ho l l o w b l o c k J GJ 1 3 4_ 2 O1 O the r e g u l a tio n s o f h e a t t r a ns f e r r e s i s t a n c e f o r wa l l s i
6、n h ot s u mme r a nd c ol d wi n t e r a r e a i n De s i g n Cr i t e r i o n f o r Re s i d e n ti a l En e r g y S a v i n g i n h o t s u mme r a n d DB 3 2, 4 7 8 _ 2 Ol 1 c o l d wi n t e r a r e a a n d d e s i g n c r i t e r i o n o f the r moe nv i r o n me n t e n e r g y c o ns e r v a
7、ti o n f o r c l V n b ui l d i n gs i n J i a n gs u P r o vi n c e a n d t wo o pti mum b l o c ks we r e s e l e c t e d t o an a l y z e the i r the r ma l p e rfo rm a n c e De s i g n o r t h o g o n a l t e s t s and a d d g l a z e d h ol l o w b e a d i n t o c o n c r e t e t o i mp r o ve
8、 i t s t h e r - ma l c o nd u c ti v i t y Th e mi x p r o po r t i o n o f s e l fi n s ul a ti o n c o n c r e t e h o l l o w b l o c k wi t h r e c y c l e d a g g r e g a t e s wa s o b t a i n e d, wh i c h i s s u i t a bl e f o r o u t e r wa l l s o f r e s i d e n t i a l mu l t i s t o r
9、 i e d b u i l d i n g i n h o t s u mme r an d c o l d wi n t e r a r e a Te s t s s h o w tha t i t i s f e a s i b l e t o manu f a c t ur e a n e w t y pe o f s e l fi n s u l a tio n h o l l ow bl o c k s wh i c h the rm al p e r f o rm an c e c a n me e t r e q u i r e me n t s of e n e r gy s
10、 a vi n g d e s i g n 6 5 s t a n d a r d Ke y wor d s: e n e r g y s a v i n g d e s i g n 6 5 ; s e l f i n s u l a ti o n h o l l o w b l o c k; r e c y c l e d a g gre g a t e s ; g l a z e d h o l l o w b e a d ; the r ma l c o n d u c ti v i ty 0 引言 江苏省 要求 从 2 0 1 0年 底 住 宅 建 筑 全 面 实 现 节 能 6 5
11、, 这对建筑围护结构 热工性能提 出 了更 高的要求 。 在 建筑墙体的保温方式 中, 节能与结构一体化 已成为我 国建 筑结构体系发展和应用 的重要方 向。 节能与结构一体化体 系主要是通过提高墙体结构的热工指标 , 以满足建筑节能 标准要求 , 这样不仅 丰富了建筑 的结构体 系 , 以避免 内部 和外保温技术 的缺点 , 较好地解决 了保温体系与建筑的同 寿命问题 , 简化了施工工艺 , 加强 了建筑结构的抗震 、 安全 等方面的性能, 促进墙体材料的革新。 近年来研究人员在 节能与结构一体化结构体系的墙体材料方面研究较多 , 自 保温砌块是新型墙体材料的研究热点 , 在实际建筑工 程中
12、 得到应用” j 。 本研究利用建筑 垃圾制备再生混凝土 自保 温砌块 , 研究通过优化混凝土砌块块型设计 , 在基材 中掺入 再生骨料和保温材料, 改善砌块的热工性能, 达到自保温的 效果 , 用其砌筑的 自 保温墙体热工指标可满足我国夏热冬冷 地区建筑节能 6 5 的标准。 建筑垃圾保温砌块 的生产和应 用实现了废弃物资源化与综合利用 , 贯彻 了我国发展循环经 济和节能减排政策 , 具有显著的社会和技术经济效益。 1砌 块 的 理 论 设 计 砌块 的块型对其热工性能有着重要 的影响。 通过对 自 保温砌块热工性能的影响参数进行分析 , 本课题研究 的再 生混凝土自保温砌块, 属于一种新
13、型节能砌块 , 其尺寸规 格为 3 9 0 m n l x 2 4 0 m m x 1 9 0 m i l l , 在保证强度满足要求和 方便生产成型的前提下 , 优化砌块开孔结构, 改善基材的 导热性能 , 尽量增大砌块的传热阻 , 提高墙体的导热性能 。 1 1块 型设 计 自保温再生混凝 土空心砌块 的空 心率和孔洞排 列对 其热工性能有重要影响 , 但是空心率和壁厚同时会影响砌 块 的力学强度 , 使得材质在传热性和力学性方 面难 以达到 协调。 因此设计时应选择合适的空心率, 使墙体材料能够 发挥承重和保温隔热双 重功能 。 自保 温砌块在 块型设 计, 收稿 日期 : 2 0 1
14、4 0 8 0 6 基金 项 目 : 国家 自然科学基金项 目( 5 1 2 7 8 0 7 3 ) ; 常州市科技 支撑计 划( C E 2 0 1 3 5 0 4 3 ) l 3 3 应充分利用空气层作为保温隔热材料 , 使得砌块上墙砌筑后 形成的封闭空气层。 依据 国内外 的研究可知 , 空 12 , 率相 同时, 空气厚度越小, 砌块 的传热阻越大, 即孔排数越多 , 热 阻越大。 但从混凝土砌块 的成型工艺考虑 , 孔排数越多 , 壁 厚越小 , 砌块的成型越困难。 综合考虑空心率、 壁厚 、 空气层 厚度、 壁肋位置等因素 , 为了尽量减小热桥 ( 冷桥) 的影响 , 延长热量传递
15、路径 , 设计了两种再生混凝土 自保温砌块的 块 型结构 , 见 图 1 , 分别为三排孔和四排孔砌块。 图 1 ( a ) 砌 块 的空心率为 4 4 9 , 图 1 ( b ) 砌块 的空心率为 4 0 7 。 1 2 砌块热 工性 能的理论推算 取一块砌体及上下 、 左右各一半的砂浆厚度作为墙体 传热阻计算的基本单元模型 , 并假定每块砌块 及相 同厚度 灰缝的热阻是相 同的 , 且每两块砌块 的水平灰缝 砂浆 中间 形成一个热流对称面 , 认为在对称面两侧无 热流交换 , 是 绝热边界条件 。 同理 , 在两块砌块之间 的竖 向灰缝也认 为是一个对称面。 因此墙体传热模型可以简化成一个
16、六面 体, 其中间为再生混凝土空心砌块, 在墙体里的四个面为 5 l T l r n ( 水平 、 竖向灰缝均以i 0 n l i n 计 ) 厚 的砂浆层 , 简化模 型及传热通道划分如图 2 所示 。 L L J O ( a ) 三排孔 砌块 8 0 l 3 0 I 1 7 0 l 3 0 I 8 0 3 0 I 5 0 I 3 0 I 4 0l2 5 1 4 0 l2 5 I 4 0l 3 0 l 5 O I 3 ( b ) 四排 孔砌 块 图 1 砌块块型设计( 单位: mm) 7 8 9 1 O l l 1 2 1 3 J ( a ) 三 排孔 砌 块 通道 划 分(b ) lN排
17、孔 砌块 通 道划 分 ( c ) 1 1 剖面 图 图2 砌块传热通道划分( 单位 : mm) 根据热力学原理, 多排孔混凝土空心砌块的平均热阻 F ? 通道1 1 3 的传热面积和, m ; 应按式( 1 ) 计算: F 、 F : 通道1 4 、 1 5的传热面积, m 。 一 R。:l _ 一 ( R r + e ) I ( 1 ) 。 = I F 2 F I ( ) l + 一 + j 式 中: 与传热方向垂直的总传热面积 , m ; F , , , F 按平行于热流方 向划分 的各个传 热面积 , m ; R R , , R 各个传热部位的热阻, ( I I l 2 K) ; R
18、内表面换热阻, 取 0 1 1 ( i n K) w ; R 外表面换热阻, 取 0 0 4 ( m K ) , w。 组合材料 的修正系数 , 参照 民用建筑热工设计 规范选取 。 式 ( 1 ) 计算的 尺 只是考虑通道 1 1 3的平均热阻 , 还 要将 R 与通道 l 4 、 1 5 按传热面积进行平均计算, 得到基 本单元模型的平均热阻 R 。 ( 2 ) 式中: 尺 。 、 。 基本单元上下面各 5 mm厚砌筑砂浆传 热部位的热阻 , ( m K ) W ; 考虑建筑墙体 内外各 2 0 mn l 厚的砂浆 粉刷 , 则 建筑 墙体的平均热阻为 : = 一 R2 + + d 2 (
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